SU976507A1 - Method of non-destructive testing of bulk charge in dielectric materials - Google Patents

Method of non-destructive testing of bulk charge in dielectric materials Download PDF

Info

Publication number
SU976507A1
SU976507A1 SU813287531A SU3287531A SU976507A1 SU 976507 A1 SU976507 A1 SU 976507A1 SU 813287531 A SU813287531 A SU 813287531A SU 3287531 A SU3287531 A SU 3287531A SU 976507 A1 SU976507 A1 SU 976507A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
charge
properties
signal
excitation
dielectric materials
Prior art date
Application number
SU813287531A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Георгиевич Розно
Владимир Всеволодович Громов
Original Assignee
Ордена Трудового Красного Знамени Институт Физической Химии Ан Ссср
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ордена Трудового Красного Знамени Институт Физической Химии Ан Ссср filed Critical Ордена Трудового Красного Знамени Институт Физической Химии Ан Ссср
Priority to SU813287531A priority Critical patent/SU976507A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU976507A1 publication Critical patent/SU976507A1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Description

1one

Изобретение относитс  к технике измерени  электрического зар да в диэлек-. трических материалах и может быть использовано в электротехнической и радиоэлектронной промьплленности, а также в научно-исследовательских и заводских лаборатори х дл  неразрушающего контрол  внутренних электростатических зар дов в диэлектриках и разработку способов борьбы с вредными их про влени ми.The invention relates to a technique for measuring electrical charge in dielectric. They can also be used in electrical and electronic industries, as well as in research and production laboratories for non-destructive testing of internal electrostatic charges in dielectrics and the development of methods to combat their harmful effects.

Известен способ неразрущаюшего контрол  объемного зар да, основанный на измерении распределени  пол  или потенциала в объеме материала и последующем вычислении распределени  зар да по формуле электростатики 1 .There is a method of non-destructive control of volume charge, based on measuring the distribution of the field or potential in the bulk of the material and then calculating the distribution of the charge using the electrostatic formula 1.

Однако при этом необходимо знание параметров диэлектрика, в частности диэлектрической проницаемости, которые должны измер тьс  дополнительно. Это затрудн ет контроль распределени  зар да и снижает его точность.However, this requires knowledge of the parameters of the dielectric, in particular the dielectric constant, which must be measured additionally. This makes it difficult to control the distribution of charge and reduces its accuracy.

Наиболее близким к предложенному  вл етс  способ неразрушающего контрол  объемного электрического зар да в диэлектрических материалах путем приложени  к электродам, наложенным на исследуемый материал, сигнала возбуждени  и измерени  выходного сигнала, характеризующего реакцию материала на указанное возбуждение 2 .Closest to the proposed method is a non-destructive testing of volumetric electric charge in dielectric materials by applying to the electrodes superimposed on the material under study an excitation signal and measuring the output signal characterizing the response of the material to the specified excitation 2.

Однако и этот способ не обеспечивает высокой точности контрол , так как пл  его реализации также необходимо However, this method does not provide high accuracy of control, since its implementation is also necessary

10 знать диэлектрические свойства исследуемого материала, измерить которые не всегда удаетс , а задание их по аналогии дает значительные ошибки в определении зар да.10 know the dielectric properties of the material under study, which cannot always be measured, and setting them by analogy gives significant errors in determining the charge.

1515

Цель изобретени  - повыщение точности контрол .The purpose of the invention is to increase the accuracy of the control.

Эта цель достигаетс  тем, что согласно способу неразрушающего контрол  This goal is achieved by the fact that according to the method of non-destructive testing

20 объемного электрического зар да в диэлектрических материалах путем приложени  к электродам J наложенным на исследуемый материал, сигнала возб ждени 20 volumetric electric charge in dielectric materials by applying to the electrodes J superimposed on the material under study, an excitation signal

и измерени  выходного сигнала, характеризующего реакцию материала на указанное возбуждение, используют в качестве сигнала возбуждени  импульс напр жени  межру электродами, создающий в области исследовани  напр женность пол  10 --10®- длительностью 1( с ,а в качестве выходного сигнала - величину отклонений участков поверхности исследуемого материала от невозмущенного состо ни  в различные моменты времени.and measuring the output signal characterizing the response of the material to the specified excitation, use a voltage pulse between the electrodes as the excitation signal, creating in the study area a field strength of 10 - 10®-duration 1 (s, and as the output signal the deviation of the sections the surface of the material under study from an unperturbed state at different times.

На фиг. 1 показано изменение во времени сигнала датчика продольных волн; на фиг. 2 - изменение во времени сигнала датчика поперечных волн в кристалле Li F при воздействии на него импульсом электрического пол .FIG. 1 shows the time variation of the longitudinal wave sensor signal; in fig. 2 - change in time of the signal sensor transverse waves in a crystal Li F when exposed to a pulse of an electric field.

Способ основан на том, что воздействие импульса электрического пол  приводит к возникновению в объеме материала механического импульса, величина и распределение которого однозначно соответствует величине и распределению объемного зар да в образце. В результате этого в материале формируетс  бегуща  волна деформации, а на поверхности возникает механическое смещение, величина и измерение во времени которого описывают распределение зар да в объеме материала. Смещение на поверхности объекта контрол  может быть преобразовано в электрический сигнал при помощи пьезодатчиков, размещенных на поверхности образца. Регистрацию электрического сигнала можно производить, например, осциллографически.The method is based on the fact that the impact of an electric field pulse leads to the appearance in the material volume of a mechanical pulse, the magnitude and distribution of which unambiguously correspond to the magnitude and distribution of the volume charge in the sample. As a result, a traveling deformation wave is formed in the material, and a mechanical displacement occurs on the surface, the magnitude and measurement in time of which describe the charge distribution in the bulk of the material. The displacement on the surface of the test object can be converted into an electrical signal using piezo sensors placed on the sample surface. The registration of an electrical signal can be performed, for example, by oscillography.

Чуствительность данного способа определ етс  величиной и длительностью прилагаемого импульса внешнего пол ; пространственное разрешение определ етс  длительностью импульса. Таким образом, минимальна  длительность импульса с определ етс  необходимостью достаточной чувствительности, а максимальна  - 10 с - требованием достаточного пространственного разращени  дл  практически интересных размеров образцов (до 2,5-1О м) различных материалов. Максимальна  величина внешнего пол  определ етс  напр жением пробо  дл  диэлектриков и не превышает 10 В/м; минимальна  - 10 В/м должна быть достаточна дл  определени  распределени  зар да в образцах больщого размера с необходимым разрешением .The sensitivity of this method is determined by the size and duration of the applied external field pulse; the spatial resolution is determined by the pulse duration. Thus, the minimum pulse duration c is determined by the need for sufficient sensitivity, and the maximum - 10 s - by the requirement of sufficient spatial expansion for practically interesting specimen sizes (up to 2.5-1 O m) of various materials. The maximum value of the external field is determined by the voltage of the dielectric breakdown and does not exceed 10 V / m; minimum - 10 V / m should be sufficient to determine the charge distribution in larger specimens with the required resolution.

Пример. Измер ют объемный электрический зар д в образце алюмолттриевого rpaiiaTa в виде пластины толщиной м. Необходимое пространственное разрешение составл ет 1О м. Амплитуда импульса внешнего электрического пол  1О В/м, При скорости звука в материале Ю м/с длительность импульса внешнего пол  определ етс Example. The volumetric electric charge in the sample of alumoltrium rpaiiaTa in the form of a plate with thickness m is measured. The required spatial resolution is 1O m. The pulse amplitude of the external electric field is 1O V / m.

пространственным разрещением и равна с, В качестве датчиков деформации используетс  кристалл ,. При этих услови х получена чувствительность измерени , равна  Кл/м .spatial resolution and equal to c. A crystal is used as the strain sensors. Under these conditions, the measurement sensitivity obtained is equal to C / m.

5 Приме,р2. Образец полиметакри1лата имеет толщину 2,5-10 м. Пространственное разрешение принимаетс  равным 0,25-10 м. При данном пространственном разрещении необходима  дпи0 тельность импульса составл ет 10 с. При использовании в качестве датчика кристалла получени  чувствительности 10 Кл/м требуетс  амплитуда импульса внешнего электрического пол , равна  10 В/м.5 Example, p2. The sample of polymethacrylate has a thickness of 2.5-10 m. The spatial resolution is assumed to be 0.25-10 m. With this spatial resolution, the depth of the pulse is 10 s. When using a crystal receiving sensitivity of 10 C / m, the amplitude of the external electric field pulse is 10 V / m.

Особенностью данног способа  вл етс  то, что. при подаче импульса во; бужцени  в образце генерируютс  как .продольные, так и поперечные волны деформации. Следовательно, дл  их регистрации можно использовать датчики деформации раст жени -сжати  и датчики деформации сдвига. Таким образом, можно одновременно регистрировать распределение электрического зар да вдоль различных направлений в образце.A feature of this method is that. when a pulse is applied during; The boogens in the sample generate both longitudinal and transverse deformation waves. Therefore, for their registration, tensile strain strain sensors and shear strain sensors can be used. Thus, it is possible to simultaneously record the distribution of electric charge along different directions in the sample.

П р и м. е р 3. Кристалл LiF зар жен пучком электронов с энергией 1 МэВ. Дл  создани  внешнего импульса электрического пол  используют генератор с длительностью импульса З-ЮЗ с и амплитуда Ю В, при этом создаетс  напр женность электрического пол  -10 В/м. Дл  измерени  акустическогоExample 3: A LiF crystal is charged with a 1 MeV electron beam. To generate an external impulse of an electric field, a generator with a pulse duration of 3–3.3 s and an amplitude of 10 V is used, and a voltage of -10 V / m is created. To measure the acoustic

сигнала датчик продольной волны размещаетс  на той же поверхности, что и один из электродов возбуждени , датчик поперечной волны - на поверхности нормальной к плоскости электрода. В The signal of the longitudinal wave sensor is located on the same surface as one of the excitation electrodes, the transverse wave sensor is located on the surface normal to the plane of the electrode. AT

0 качестве датчика продольной волны0 as longitudinal wave sensor

используетс  кристалл Ui МЪО(2 срез), датчика поперечной волны - L.iNbOj(X срез). Скорость продольных волн в материале составл ет 8-10 м/с (фиг. 1),Ui Mby crystal is used (2 cut), the transverse wave sensor is L.iNbOj (X cut). The velocity of the longitudinal waves in the material is 8-10 m / s (Fig. 1),

Claims (2)

5 поперечных - 6-10 м/с (фиг. 2). Величина сигнала датчика, равна  10 В, соответствует величине плотности объемного зар да, равной 10 Кл/м. Достоверность результатов, полученных данным способом, провер лась методами акустического зонда и термичео КИМ. Все измерени  дл  вдентичных образцов дали сходные результаты. Наблюдавшиес  незначительные расхождени  можно отнести за счет возможной неоднородности диэлектрических свойств материалов , оказывающих вли ние при использовании способов акустического зонда и термического. Таким образом, преимущество данного способа по сравнению с известными состоит в возможности пр мого измерени  объемного электрическог9 зар да и снижении вли ни  свойств материала на результат измерений, что повышает точность контрол . Формула изобретени  Способ неразрушаюшего контрол  объ емного электрического зар да,в диэлектрических материалах путем приложени  к электродам наложенным на исследуемый материал, сигнал возбуждени  и измерени  выходного сигнала, характеризующего реакцию материала на указанное возбуждение, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности контрол  за счет снижени  вли ни  свойств материала на результат измерений , используют в качестве сигнала возбуждени  импульс напр жени  межау упом нутыми электродами, создающий в области исследовани  напр женность пол  10 +1О -j5f длительностью 1О + с, а в качестве выходного сигнала - величину отклонений участков поверхности исследуемого материала от невозмущенного состо ни  в различные моменты времени. Источники инфбрмации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Извести  ВУЗов. Физика , 1974, № 11, с. 99. 5 transverse - 6-10 m / s (Fig. 2). The value of the sensor signal, equal to 10 V, corresponds to the density of the volume charge, equal to 10 C / m. The reliability of the results obtained by this method was checked by the methods of an acoustic probe and thermal CMD. All measurements for identical samples gave similar results. The observed minor discrepancies can be attributed to the possible heterogeneity of the dielectric properties of the materials, which are influenced by using the methods of an acoustic probe and a thermal one. Thus, the advantage of this method in comparison with the known ones is the possibility of direct measurement of volumetric electric charge and reduction of the influence of material properties on the measurement result, which increases the accuracy of control. Claims A method of nondestructively controlling bulk electrical charge in dielectric materials by applying an excitation signal to the electrodes superimposed on the material under investigation and measuring the output signal characterizing the response of the material to the specified excitation, characterized in influence of the properties of the material on the measurement result; a voltage pulse with inter-mentioned electrodes is used as the excitation signal, creating in the field of research dovani field strength of 10 + 1D + 1D -j5f duration with, and as an output signal - value deviations portions of the material surface from the undisturbed state at different times. Sources of information taken into account during the examination 1. To produce universities. Physics, 1974, No. 11, p. 99 2.Авторское свидетельство СССР по за вке № 28774О1/18-21, кл. С 01 Р 29/24, 1980 (прототип).2. USSR author's certificate for application No. 28774О1 / 18-21, cl. C 01 R 29/24, 1980 (prototype). Сриг.гSrig.
SU813287531A 1981-05-08 1981-05-08 Method of non-destructive testing of bulk charge in dielectric materials SU976507A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813287531A SU976507A1 (en) 1981-05-08 1981-05-08 Method of non-destructive testing of bulk charge in dielectric materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813287531A SU976507A1 (en) 1981-05-08 1981-05-08 Method of non-destructive testing of bulk charge in dielectric materials

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU976507A1 true SU976507A1 (en) 1982-11-23

Family

ID=20957779

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU813287531A SU976507A1 (en) 1981-05-08 1981-05-08 Method of non-destructive testing of bulk charge in dielectric materials

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU976507A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Imburgia et al. Review of space charge measurement systems: Acoustic, thermal and optical methods
US4639669A (en) Pulsed electromagnetic nondestructive test method for determining volume density of graphite fibers in a graphite-epoxy composite material
CN107449664B (en) The method for measuring concrete absolute stress under uniaxial compression using scattered ultrasonic wave method
US5847562A (en) Thickness gauging of single-layer conductive materials with two-point non linear calibration algorithm
Higo et al. The general problems of AE sensors
Hole et al. Measurement of space-charge distributions in insulators under very rapidly varying voltage
SU976507A1 (en) Method of non-destructive testing of bulk charge in dielectric materials
Ivanova Non-destructive monitoring of tensile of mild steel samples by magnetic Barkhausen and ultrasonic methods
CN104698297B (en) Correction method for large-size coaxial cable insulation space charge measurement
Alquie et al. Comparison of polarization distribution measurement by the LIMM and PWP methods
JP5123046B2 (en) Relative permittivity / conductivity measuring apparatus and measuring method thereof
Kawamura et al. Development of a high voltage sensor using a piezoelectric transducer and a strain gage
US4326417A (en) Nondestructive acoustic electric field probe apparatus and method
Noras Charge detection methods for dielectrics–Overview
RU1783453C (en) Method of determination of electric intensity in plane of bulk of solid dielectric
US5193395A (en) Method and apparatus for determination of material residual stress
Providakis et al. An integrated approach for structural health monitoring of concrete structures based on electromechanical admittance and guided waves
SU1619152A1 (en) Method and apparatus for checking and calibrating eddy-current inspection device
Slobodnik et al. Subsurface cracks evaluation using pulsed eddy current and cross correlation
RU2009479C1 (en) Non-destructive control method
SU1613941A1 (en) Method of checking parameter of electric conducting layer
SU890274A1 (en) Method of non-dectructive checking of electric field in solid dielectrics
RU2013782C1 (en) Device for spatial distribution of electric charge in solid dielectrics
Kumar et al. Design, development and irradiation testing of 3-channel preamplifier for ultrasonic NDT
SU888004A1 (en) Concrete strength determining method